关键词：VIT 、 图像分类 、 编码器 、 解码器
前言
为了解决图像中的三维结构信息，近年来出现了一种叫做“Vision Transformer”的深度学习模型。这个模型采用了与自然语言处理中使用的 Transformer 模型相似的编码器/解码器结构，并且采用了自注意力机制来建立不同部分之间的联系。这种模型可以更好地捕捉图像中的三维结构信息，并且在图像分类、目标检测和图像分割等任务中具有更好的表现。
在本文中，我们将介绍 Vision Transformer 模型的基本原理和主要应用领域，包括图像分类、目标检测和图像分割等任务。我们将重点讨论 Vision Transformer 模型与传统的 CNN 模型之间的差异，以及如何在不同任务中使用这个模型。希望本文能够帮助读者更好地理解 Vision Transformer 模型，并了解它在图像处理中的应用前景。
什么是VIT
Vision Transformer(ViT) 是一种用于图像识别和分割任务的深度学习模型。它是基于 Transformer 架构的，类似于自然语言处理中使用的 Transformer 模型。但是，与 NLP 中使用的 Transformer 不同的是，ViT 模型专门用于处理图像数据。
ViT 模型由编码器和解码器组成。编码器将输入的图像编码为一组向量，而解码器将这些向量转换为目标表示。编码器和解码器都是 Transformer 模型，使用自注意力机制来捕捉图像中的局部和全局特征。在 ViT 模型中，编码器将输入的图像映射到一个高维空间中。这个高维空间中的点代表了图像中的不同特征。然后，解码器将这些特征映射回原始图像空间。在解码器中，使用自注意力机制来捕捉图像中的特征交互，从而实现更准确的分割和识别。
ViT 模型的优点在于它可以处理大规模和复杂的图像数据，并且在分割和识别任务中具有出色的表现。此外，ViT 模型的架构可以很容易地扩展到其他图像任务，如目标检测和图像生成等。
组成结构
Vision Transformer(ViT) 网络的结构组成包括以下部分:
-
输入层:ViT 模型接收输入的图像数据，通常是一个多维向量表示。这个向量通常来自于预处理阶段，如裁剪、缩放、归一化等。
-
编码器：编码器是由多个全连接层组成的神经网络，用于将输入的图像数据映射到一个高维空间中。编码器的最终输出是一个多维向量，代表了图像的不同特征。
-
注意力层：注意力层是 ViT 模型的核心部分，用于捕捉图像中的局部和全局特征。注意力层由多个全连接层组成，这些全连接层的输出被加权并拼接在一起，形成最终的输出。
-
解码器：解码器是由多个全连接层组成的神经网络，用于将高维向量映射回原始图像空间。解码器的最终输出是一个多维向量，代表了图像的不同特征。
-
输出层：输出层是 ViT 模型的最后一层，用于进行分类或分割等任务。输出层的输出是一个二元分类结果或分割结果，通常使用 softmax 函数进行分类或使用 U-Net 等结构进行分割。
-
VS:CNN
ViT 模型采用了更加通用的 Transformer 架构，可以更好地捕捉图像中的三维结构信息，并且采用了自注意力机制来建立不同部分之间的联系。这些特点使得 ViT 模型可以更好地应对不同尺度和分辨率的图像数据，并且在图像分类、目标检测和图像分割等任务中具有更好的表现。Vision Transformer(ViT) 模型和传统的卷积神经网络 (CNN) 在处理图像数据方面有以下几个差异:
- 输入处理：传统的 CNN 模型通常使用标准的二维输入图像，而 ViT 模型使用三维输入图像，其中每个像素都是一个多维向量。这种三维输入处理方式可以更好地捕捉图像中的【三维结构信息】。
- 编码器/解码器结构:ViT 模型采用了与自然语言处理中使用的 Transformer 模型相似的编码器/解码器结构,其中编码器和解码器都是多层的神经网络。这种结构可以更好地捕捉图像中的局部和全局特征。
- 注意力机制:ViT 模型采用了自注意力机制，可以在输入图像的不同部分之间建立联系，从而更好地捕捉图像中的局部和全局特征。这种自注意力机制也使得 ViT 模型可以适应不同的图像尺寸和分辨率。
- 输出层:ViT 模型的输出层通常采用 softmax 函数进行分类，或者使用 U-Net 等结构进行分割。相比之下，传统的 CNN 模型通常使用卷积层和池化层进行分类或分割。
